이 작품은 그랜트 W911NF-15-1-0414 아래 미국 육군 연구 사무실에 의해 지원 됩니다.

1입니다. 수 제 Knudsen 셀의 준비
<ol><li>
Knudsen 셀에 대 한 구성 요소를 준비
	<ol>
<li>구매 CF 플랜지 전원 피드스루 (2.75"CF, 4 핀 스테인리스)를 기반으로 합니다. 1 직경 1.30"라인과 그것의 둘레 사이의 교차 지점에서 피드스루를 통해 두 스레드 구멍을 드릴 합니다.</li>
		<li>유리 튜브 ("외부 직경 (OD), 2.50" 길이 0.315)를 준비 합니다.</li>
		<li>0.005"두께가 얇은 구리 시트 (99.9%)을 구입. 7.5"L의 치수를 하나의 시트를 잘라 x 5.0" W가 위, 다음 컬 빈 columniform을 손으로 1.45"직경을 가진 방패의 쌍을 사용 하 여 (그림 1a).</li>
		<li>3"길이 chromel 및 모 와이어를 절단 하 여 직경 0.005" 유형 K 열전대 (chromel/모)를 준비 합니다. 두 전선의 양 끝에서 길이 약 0.5"절연체 레이어를 껍질.</li>
		<li>약 60"의 길이 0.01" 직경 텅스텐 와이어 (99.95%)를 잘라. 코일 직경 0.315"스프링 모양으로 포장 하 여 밀접 하 게 그것은 유리 튜브의 유사한 직경의 막대 주위.</li>
		<li>세라믹 조각 구입. 적당 한 사각 원피스 (5 그림 1b) 유리의 치수에 맞는 중간에 구멍을 준비 합니다.</li>
		<li>밴딩 및 선반 기계 톱 질 7"길이 2 표준 강철 스레드 0.10" 직경 막대를 잘라.</li>
		<li>대략 30"길이 시저를 사용 하 여 부드러운, 0.01" 직경 구리 와이어를 잘라.</li>
		<li>2"길이, 및 길이 4" 사이드 커터를 사용 하 여 하나의 막대에 3 개의 막대를 절단 하 여 0.094"OD 직경 4 빈 구리 막대를 준비 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Knudsen 셀에 이러한 조각을 조립합니다
	<ol>
<li>1.1 초음파 30 분 아세톤에 42 kHz에서 청소를 사용 하 여 단계에서 언급 한 모든 구성 요소를 청소.</li>
		<li>2 표준 강철 전원 피드스루의 CF 플랜지에 있는 드릴된 구멍에 스레드 막대를 탑재 합니다. 참고: 구멍은 스레드 (7 그림 1b).</li>
		<li>하단의 CF 플랜지 전원 피드스루의 4 핀의 상단 부분에 4 빈 구리 막대의 절반에 장착 빈 구리 막대에 핀을 삽입 하 고 사이드 커터 (6 그림 1b) 하 여 그들을 수정 합니다.</li>
		<li>연약한 구리 철사와 스레드 막대의 아래쪽에서의 2.5"높은 위치에 세라믹 조각을 탑재 합니다. 참고:이 다음 단계 (5 그림 1b)에 유리 튜브를 지원 합니다.</li>
		<li>컬된 텅스텐 봄에 유리 튜브 슬라이드. 세라믹 작품의 구멍에 유리 튜브의 하단을 짠 다. 연약한 구리 철사를 사용 하 여 스레드 봉 (3, 4 그림 1b)의 맨 끝에 유리 튜브의 위쪽 끝을 잡고.</li>
		<li>A. 짧은 구리 봉, B (A와 B 그림 1b)로 정의 된 중 하나에 스프링의 하단 끝을 그립 정의 더 긴 구리 막대에 스프링의 맨 끝을 잡습니다.</li>
		<li>트위스트 chromel 및 모 전선 함께 (2에서 그림 1b)의 껍질을 벗 겨 한쪽.</li>
		<li>유리 튜브의 외부 하단 밀접 하 게 접촉 되도록 트위스트 관절 끝을 놓습니다. 세라믹 조각의 도움으로 그것을 고정.</li>
		<li>손잡이 D (C와 D에서 그림 1b)로 정의 된 왼쪽된 짧은 구리 막대에 모 와이어의 다른 벗 겨 끝에 왼쪽된 2 짧은 구리 막대, C. 그립으로 정의 중 하나에 벗 겨의 다른 쪽 끝은 chromel 와이어.</li>
		<li>(그림 1a) CF 플랜지 전원 피드스루에 컬된 구리 빈 columniform 방패를 넣어.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. 수 제 Knudsen 셀에 C60 소스 준비
<ol><li>만든 Knudsen 셀에 C60 소스를 로드 합니다.<ol>
<li>만든 Knudsen 셀의 유리 튜브에 C60 분말 (순도 99.5%)의 대략 50 밀리 그램을 로드 합니다. 참고: 분말의 질량의 1 밀리 그램 이상의 정밀도 필요 하지 않습니다.</li>
		<li>다시 로드 자물쇠의 한 지점에 Knudsen 셀을 탑재 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>로드 잠금 펌프.<ol>
<li>로드 잠금에 대 한 펌프를 켭니다. 먼저 터보 펌프를 냉각 하는 물 밸브 설정 다음 기계적인 펌프를 냉각 팬을 켭니다. 기계적인 펌프를 켭니다 하 고 마지막으로 터보 펌프를 켭니다.</li>
		<li>로드 잠금에 압력을 확인 하 고 약 10 h를 기다립니다. 참고: 터보 펌프의 출구 압력은 10-2 mbar x 6.0 이어야 한다.</li>
		<li>(일반적으로 10-6 mbar) 아래 낮은 압력 부하 잠금에 이온 게이지를 켭니다.</li>
		<li>로드 잠금에 압력을 확인: 압력 10 h 펌핑 후 10-8 mbar의 범위에 있어야 한다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>만든 Knudsen 셀에 C60 소스 anneal<ol>
<li>점차적으로 만든 Knudsen 셀에 C60 소스 anneal (1.5 ° C/min) CF 플랜지 전원 피드스루의 컬된 텅스텐 스프링에 연결 된 두 개의 핀에 공급 힘을 연결 하 여 기체 제거를 위한 2 h 250 ° C에서.</li>
		<li>300 ° c 증 착 온도 (270 ° C) 위에 있는 어 닐 링 온도 증가.</li>
		<li>Anneal 추가 기체 제거를 위한 0.5 h 300 ° C에서.</li>
		<li>증 착을 위한 270 ° C의 온도 감소.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 준비 UHV 챔버에 개별적으로 깨끗 한 그래
<ol><li>STM 시스템 (위한 특별 한 장소를 준비 하 고 초고 진공에서 샘플을 어 닐 링)의 초고 진공 준비 실에서 어 닐 링 플레이트에 샘플 저장소 회전 목마에서 (동 박)에 그래 핀 전송.</li>
	<li>400 ° c 온도 점차적으로 늘려 기본 준비 챔버 내 낮은 10-10 mbar에서 그래 핀 기판 anneal</li>
	<li>12 h는 그래 핀 표면에 잔류 불순물 제거를 기다립니다.</li>
	<li>실내 온도를 점차적으로 그래 핀 기판에 대 한 어 닐 링 온도 감소.</li>
</ol>4. 입금 부하 잠금에 만든 Knudsen 셀을 사용 하 여 그래 핀 기판에 C 60
<ol><li>그래 핀 기판 부하를 전송 합니다.<ol>
<li>전송 위치에 준비 실에서 접시를 정렬 합니다. 원자적 깨끗 한 그래 핀 및 C60 소스 준비 후 착 C60 에 대 한 부하를 원자적 깨끗 한 그래 핀을 전송.</li>
		<li>로드 잠금 및 준비 챔버 사이의 밸브를 엽니다.</li>
		<li>준비 실에서 접시의 그래 핀 기판 아웃 도구와 함께 로드 잠금에 전송.</li>
		<li>그래 핀 기판 얼굴 다운 (C60 아래 소스에서 온다).</li>
	</ol>
</li>
	<li>그래 핀 기판에 C60 을 예금 한다. 참고: C60 분자는 270 ° c.에 그래 핀 기판에 수 제 Knudsen 셀에서 전송<ol>
<li>0.9 단층/분의 증 착 속도와 1 분 기다립니다.</li>
		<li>준비 약 실에 다시 C60/graphene 샘플을 전송 합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. C 60 /Graphene STM 메인 챔버에서 측정 샘플 준비
<ol><li>초고 진공 준비 실에서 2 h를 위한 3.1 ° C/min의 속도로 150 ° C에 C60/graphene 샘플 anneal</li>
	<li>STM 메인 챔버에 STM와 C60/graphene 샘플을 검사 합니다.</li>
	<li>210 ° C 2 h를 위한 3.1 ° C/min의 속도 C60/graphene 샘플 anneal</li>
	<li>STM와 C60/graphene 샘플을 검사 합니다.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Gutzler, R., Heckl, W. M., Lackinger, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combination+of+a+Knudsen+effusion+cell+with+a+quartz+crystal+microbalance:+In+situ+measurement+of+molecular+evaporation+rates+with+a+fully+functional+deposition+source.">Combination of a Knudsen effusion cell with a quartz crystal microbalance: In situ measurement of molecular evaporation rates with a fully functional deposition source.</a> Review of Scientific Instruments. 81, 015108 (2010).</li><li>de Barros, A. L. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+simple+experimental+arrangement+for+measuring+the+vapour+pressures+and+sublimation+enthalpies+by+the+Knudsen+effusion+method:+Application+to+DNA+and+RNA+bases.">A simple experimental arrangement for measuring the vapour pressures and sublimation enthalpies by the Knudsen effusion method: Application to DNA and RNA bases.</a> Nuclear Instruments &amp; Methods in Physics Research Section a-Accelerators Spectrometers Detectors and Associated Equipment. 560, (2006).</li><li>Shukla, A. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Versatile+UHV+compatible+Knudsen+type+effusion+cell.">Versatile UHV compatible Knudsen type effusion cell.</a> Review of Scientific Instruments. 75, 4467 (2004).</li><li>Cho, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+and+Electronic+Decoupling+of+C60+from+Epitaxial+Graphene+on+SiC.">Structural and Electronic Decoupling of C60 from Epitaxial Graphene on SiC.</a> Nano Letters. 12, 3018 (2012).</li><li>Jung, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomically+resolved+orientational+ordering+of+C60+molecules+on+epitaxial+graphene+on+Cu(111).">Atomically resolved orientational ordering of C60 molecules on epitaxial graphene on Cu(111).</a> Nanoscale. 6 (111), 11835 (2014).</li><li>Li, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-assembly+of+C60+monolayer+on+epitaxially+grown,+nanostructured+graphene+on+Ru(0001)+surface.">Self-assembly of C60 monolayer on epitaxially grown, nanostructured graphene on Ru(0001) surface.</a> Applied Physics Letters. 100 (0001), 013304 (2012).</li><li>Lu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+the+Graphene+Moire+Pattern+for+the+Trapping+of+C60+and+Homoepitaxy+of+Graphene.">Using the Graphene Moire Pattern for the Trapping of C60 and Homoepitaxy of Graphene.</a> Acs Nano. 6, 944 (2012).</li><li>Zhou, H. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+imaging+of+intrinsic+molecular+orbitals+using+two-dimensional,+epitaxially-grown,+nanostructured+graphene+for+study+of+single+molecule+and+interactions.">Direct imaging of intrinsic molecular orbitals using two-dimensional, epitaxially-grown, nanostructured graphene for study of single molecule and interactions.</a> Applied Physics Letters. 99, 153101 (2011).</li><li>Belaish, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spin+Cast+Thin-Films+of+Fullerenes+and+Fluorinated+Fullerenes+-+Preparation+and+Characterization+by+X-Ray+Reflectivity+and+Surface+Diffuse-X-Ray+Scattering.">Spin Cast Thin-Films of Fullerenes and Fluorinated Fullerenes - Preparation and Characterization by X-Ray Reflectivity and Surface Diffuse-X-Ray Scattering.</a> Journal of Applied Physics. 71, 5248 (1992).</li><li>Bezmel'nitsyn, V. N., Eletskii, A. V., Okun', M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fullerenes+in+solutions.">Fullerenes in solutions.</a> Uspekhi Fizicheskikh Nauk. 168, 1195 (1998).</li><li>Ma, D. N., Sandoval, S., Muralidharan, K., Raghavan, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+surface+preparation+of+copper+on+spin-coating+driven+self-assembly+of+fullerene+molecules.">Effect of surface preparation of copper on spin-coating driven self-assembly of fullerene molecules.</a> Microelectronic Engineering. 170, 8 (2017).</li><li>Chen, C. H., Zheng, H. S., Mills, A., Heflin, J. R., Tao, C. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temperature+Evolution+of+Quasi-one-dimensional+C60+Nanostructures+on+Rippled+Graphene.">Temperature Evolution of Quasi-one-dimensional C60 Nanostructures on Rippled Graphene.</a> Scientific Reports. 5, 14336 (2015).</li></ol>

공개 하는 것이 없다.

이 프로토콜에서 설명 하는 기술은 유기 물질 및 기타 높은 증기압 자료의 열 증 착을 위해 설계 되었습니다. 이러한 기술은 샘플 준비 영역 분자 증발으로 열 어 닐 링을 지원할 수 있는 초고 진공 시스템 통합 될 수 있습니다. 이 특정 실험에 대 한 목표는 그래 핀 기판 연구에 C60 분자를 예금 하는 C60 와 열 효과의 자기 조립.
방법의 이점은 다른 박막 준비 방?...

이 프로토콜에는 입금 하 고 1 D와 유사-1 D C60 체인 구조를 실현 될 수 있다는 그래 핀에 C60 분자를 조작 하는 방법을 설명 합니다. 이 실험에서 기술은 느린 이며 위대한 노력을 요구할 수 있습니다 수동 조작에 의존 하지 않고도 바람직한 구성으로 adsorbates를 안내 하는 필요를 해결 하기 위해 개발 되었다. 여기에 설명 된 절차는 분자 증 착 및 샘플의 열 어 닐 링을 지원할 수 있는 샘플 준비 지역으로 높은 진공 시스템의 사용에 의존 합니다. STM은 샘플, 특성화 하는 데 사용 됩니다 하지만 다른 분자 해상도 기법을 적용할 수 있습니다.
Knudsen 셀 내에서 분자의 열 증발은 얇은 필름을 준비 하는 효율적이 고 깨끗 한 방법 이다. 이 프로토콜에서 Knudsen 셀 그래 핀 기판에 C60 분자를 증발 하는 데 사용 됩니다. Knudsen 셀 증발이 주로 이루어져 있다 석 영 관, 난방 필 라 멘 트, 열전대 와이어 및 피드스루1,2,3. 석 영 튜브는 분자를 수용 하는 데 사용 됩니다, 석 영에 있는 분자를 통해 튜브 텅스텐 필 라 멘 트가 열 전류를 적용 하 고 열전대 와이어는 온도 측정 하는 데 사용 됩니다. 실험, 증 착 속도 Knudsen 셀에서 온도 소스를 조정 하 여 제어 됩니다. 열전대 와이어 석 영 튜브의 외부 벽에 부착 하 고 따라서 일반적으로 약간 다른 분자 소스는 셀의 내부 온도 외부 벽의 온도 측정. 석 영 튜브에서 정확한 온도를, 2 개의 열전대 설정을 사용 하 여 튜브의 내외 온도 측정 하는 보정을 수행 하 고 온도 차이 기록. 이 방법에서는, 우리 보다 정확 하 게 석 영 튜브의 외부에 부착 된 서 모 커플 와이어를 사용 하 여 분자 증발 실험 동안 소스의 온도 제어할 수 있습니다. 분자는 증발 하는 때 적은 양의 승화 분자 낮은 압력에서 기체 단계에 있을 것입니다, 때문에 일반적으로 관련 된 압력 변화가입니다. 따라서, 신중 하 게 부하 잠금에 압력의 변화를 모니터링합니다.
C60, C70, subphthalocyanine 염화 붕 소, 조지아, 알, 그리고 Hg4,5,6,,78다양 한 분자 소스 예금이 증발 기를 사용할 수 있습니다. 다른 박막 준비 기술에 비해, 예를 들어, 스핀 캐스팅9,10,11, 높은 진공 상태에서 열 증발이 훨씬 깨끗 하 고 다양 한 있기 때문에 필요 없는 용 매 증 착입니다. 또한, 증 착 하기 전에 생성 프로세스 소스, 가능한 불순물 제거의 순도 향상 시킵니다.

<table><tbody><tr><td>CF Flanged power feedthrough</td><td>Kurt J. Lesker</td><td>EFT0042033</td><td></td></tr><tr><td>Copper sheets</td><td>Alfa Aesar</td><td>7440-50-8</td><td></td></tr><tr><td>Thermocouple chromel/alumel wires</td><td>Omega Engineering</td><td>ST032034/ST080042</td><td></td></tr><tr><td>Tungsten wires</td><td>Alfa Aesar</td><td>7440-33-7</td><td></td></tr><tr><td>Stainless steel rods</td><td>McMaster-Carr</td><td>95412A868</td><td></td></tr><tr><td>Copper wires</td><td>McMaster-Carr</td><td>8873K28</td><td></td></tr><tr><td>Hollow copper rods</td><td>McMaster-Carr</td><td>7190K52</td><td></td></tr><tr><td>C&lt;sub&gt;60&lt;/sub&gt;</td><td>MER Corporation</td><td>MR6LP</td><td></td></tr></tbody></table>

preparation and characterization of c60/graphene hybrid nanostructures

높은 진공 환경에서 실제 열 증 착은 그래 핀에 비 발한 분자 nanostructures 날조를 위한 깨끗 하 고 제어할 수 있는 방법입니다. 선물이 입금 하 고 수 동적으로 미리 1 D C60/graphene 하이브리드 구조를 포함 하는 실현 응용의 추구 파문이 그래 핀에 C60 분자 조작 방법. 이 박람회에 적용 되는 기술은 준비 영역 분자 증 착으로 샘플의 열 어 닐 링을 지원할 수 있는 높은 진공 시스템으로 되어있습니다. 우리는 낮은 압력으로 주사 터널링 현미경 (STM) 시스템에 연결 된 수 제 Knudsen 셀을 사용 하 여 C60 증 착에 초점. 입금 하는 분자의 수는 증 착 시간과 Knudsen 셀의 온도 제어 하 여 통제 된다. 폭이 2 ~ 3 분자의 1 차원 (1d) C60 체인 구조 실험 조건의 튜닝을 통해 준비 될 수 있다. C60 분자의 표면 이동성 파문이 그래 핀의 정기적인 잠재력 내 이동할 수 있도록 하는 어 닐 링 온도 함께 증가 합니다. 이 메커니즘을 사용 하 여, 1 D C60 체인 구조는 6 각형 가까운 포장된 준-1 D 스트라이프 구조를의 전환 제어 가능 하다.

증발, 다음 새로 입금 C60 그래 2 h 150 ° C에서 단련 이다. 그림 2a 에서 대규모 STM 이미지가 초기 어 닐 링 과정 후 발견 특성 즉-1 D C60 체인 구조를 보여 줍니다. 그림 2b 에서 가까이 검사가 1d 구조, 각 밝은 구형 돌출 한 단일 C60 분자를 나타냅니다의 자세한 정보를 보여준다. 일반적으로, 1 D 체인은 평균<su...

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Preparation and Characterization of C60/Graphene Hybrid Nanostructures

준비 및 C60/Graphene 하이브리드 Nanostructures의 특성화

여기 우리는 실제 열 증발에 의해 C60/graphene 하이브리드 nanostructures의 제조에 대 한 프로토콜을 제시. 특히, 증 착 및 어 닐 링 조건의 적절 한 조작 1 D와 유사 1D C의 창조 제어할60 구조에 허용 파문이 그래.

Physical thermal deposition in a high vacuum environment is a clean and controllable method for fabricating novel molecular nanostructures on graphene. We ...

preparation-and-characterization-of-c60graphene-hybrid-nanostructures

Research

JoVE Journal

Chemistry

Preparation and Characterization of C60/Graphene Hybrid Nanostructures

9.4K 조회수.  Virginia Tech. 여기 우리는 실제 열 증발에 의해 C60/graphene 하이브리드 nanostructures의 제조에 대 한 프로토콜을 제시. 특히, 증 착 및 어 닐 링 조건의 적절 한 조작 1 D와 유사 1D C의 창조 제어할60 구조에 허용 파문이 그래.

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Fabrication of Gate-tunable Graphene Devices for Scanning Tunneling Microscopy Studies with Coulomb Impurities

Owing to its relativistic low-energy charge carriers, the interaction between graphene and various impurities leads to a wealth of new physics and degrees of freedom to control electronic devices. In particular, the behavior of graphene&#8217;s charge carriers in response to potentials from charged Coulomb impurities is predicted to differ significantly from that of most materials. Scanning tunneling microscopy (STM) and scanning tunneling spectroscopy (STS) can provide detailed information on both the spatial and energy dependence of graphene&#39;s electronic structure in the presence of a charged impurity.&#160;The design of a hybrid impurity-graphene device, fabricated using controlled deposition of impurities onto a back-gated graphene surface, has enabled several novel methods for controllably tuning graphene&#8217;s electronic properties.1-8 Electrostatic gating enables control of the charge carrier density in graphene and the ability to reversibly tune the charge2 and/or molecular5 states of an impurity. This paper outlines the process of fabricating a gate-tunable graphene device decorated with individual Coulomb impurities for combined STM/STS studies.2-5 These studies provide valuable insights into the underlying physics, as well as signposts for designing hybrid graphene devices.

This paper details the fabrication process of a gate-tunable graphene device, decorated with Coulomb impurities for scanning tunneling microscopy studies. Mapping the spatially dependent electronic structure of graphene in the presence of charged impurities unveils the unique behavior of its relativistic charge carriers in response to a local Coulomb potential.

쿨롱 불순물 스캐닝 터널링 현미경 연구 게이트 - 조정 가능한 그래 핀 장치의 제작

Owing to its relativistic low-energy charge carriers, the interaction between graphene and various impurities leads to a wealth of new physics and degrees ...

연구

공학

Preparation of Carbon Nanosheets at Room Temperature

Amphiphilic molecules equipped with a reactive, carbon-rich "oligoyne" segment consisting of conjugated carbon-carbon triple bonds self-assemble into defined aggregates in aqueous media and at the air-water interface. In the aggregated state, the oligoynes can then be carbonized under mild conditions while preserving the morphology and the embedded chemical functionalization. This novel approach provides direct access to functionalized carbon nanomaterials. In this article, we present a synthetic approach that allows us to prepare hexayne carboxylate amphiphiles as carbon-rich siblings of typical fatty acid esters through a series of repeated bromination and Negishi-type cross-coupling reactions. The obtained compounds are designed to self-assemble into monolayers at the air-water interface, and we show how this can be achieved in a Langmuir trough. Thus, compression of the molecules at the air-water interface triggers the film formation and leads to a densely packed layer of the molecules. The complete carbonization of the films at the air-water interface is then accomplished by cross-linking of the hexayne layer at room temperature, using UV irradiation as a mild external stimulus. The changes in the layer during this process can be monitored with the help of infrared reflection-absorption spectroscopy and Brewster angle microscopy. Moreover, a transfer of the carbonized films onto solid substrates by the Langmuir-Blodgett technique has enabled us to prove that they were carbon nanosheets with lateral dimensions on the order of centimeters.

We present the synthesis of an amphiphilic hexayne and its use in the preparation of carbon nanosheets at the air-water interface from a self-assembled monolayer of these reactive, carbon-rich molecular precursors.

실내 온도에서 탄소 나노 시트의 제조

Amphiphilic molecules equipped with a reactive, carbon-rich "oligoyne" segment consisting of conjugated carbon-carbon triple bonds self-assemble into ...

화학

Visible-light Induced Reduction of Graphene Oxide Using Plasmonic Nanoparticle

Present work demonstrates the simple, chemical free, fast, and energy efficient method to produce reduced graphene oxide (r-GO) solution at RT using visible light irradiation with plasmonic nanoparticles. The plasmonic nanoparticle is used to improve the reduction efficiency of GO. It only takes 30 min&#160;at RT by illuminating the solutions with Xe-lamp, the r-GO solutions can be obtained by completely removing gold nanoparticles through simple centrifugation step. The spherical gold nanoparticles (AuNPs) as compared to the other nanostructures is the most suitable plasmonic nanostructure for r-GO preparation. The reduced graphene oxide prepared using visible light and AuNPs was equally qualitative as chemically reduced graphene oxide, which was supported by various analytical techniques such as UV-Vis spectroscopy, Raman spectroscopy, powder XRD and XPS. The reduced graphene oxide prepared with visible light shows excellent quenching properties over the fluorescent molecules modified on ssDNA and excellent fluorescence recovery for target DNA detection. The r-GO prepared by recycled AuNPs is found to be of same quality with that of chemically reduced r-GO. The use of visible light with plasmonic nanoparticle demonstrates the good alternative method for r-GO synthesis.

A simple protocol for the preparation of reduced graphene oxide using visible light and plasmonic nanoparticle is described.

플라즈몬 나노 입자를 사용하여 그래 핀 산화물의 가시 광선 유도 감소

Present work demonstrates the simple, chemical free, fast, and energy efficient method to produce reduced graphene oxide (r-GO) solution at RT using ...

Synthesis and Functionalization of 3D Nano-graphene Materials: Graphene Aerogels and Graphene Macro Assemblies

Efforts to assemble graphene into three-dimensional monolithic structures have been hampered by the high cost and poor processability of graphene. Additionally, most reported graphene assemblies are held together through physical interactions (e.g., van der Waals forces) rather than chemical bonds, which limit their mechanical strength and conductivity. This video method details recently developed strategies to fabricate mass-producible, graphene-based bulk materials derived from either polymer foams or single layer graphene oxide. These materials consist primarily of individual graphene sheets connected through covalently bound carbon linkers. They maintain the favorable properties of graphene such as high surface area and high electrical and thermal conductivity, combined with tunable pore morphology and exceptional mechanical strength and elasticity. This flexible synthetic method can be extended to the fabrication of polymer/carbon nanotube (CNT) and polymer/graphene oxide (GO) composite materials. Furthermore, additional post-synthetic functionalization with anthraquinone is described, which enables a dramatic increase in charge storage performance in supercapacitor applications.

This video method describes the synthesis of high surface area, monolithic 3D graphene-based materials derived from polymer precursors as well as single layer graphene oxide.

합성 및 3D 나노 그래 핀 소재의 기능화 : 그래 핀 에어로젤과 그래 핀 매크로 어셈블리

Efforts to assemble graphene into three-dimensional monolithic structures have been hampered by the high cost and poor processability of graphene. ...

Preparation of a Corannulene-functionalized Hexahelicene by Copper(I)-catalyzed Alkyne-azide Cycloaddition of Nonplanar Polyaromatic Units

The main purpose of this video is to show 6 reaction steps of a convergent synthesis and prepare a complex molecule containing up to three nonplanar polyaromatic units, which are two corannulene moieties and a racemic hexahelicene linking them. The compound described in this work is a good host for fullerenes. Several common organic reactions, such as free-radical reactions, C-C coupling or click chemistry, are employed demonstrating the versatility of functionalization that this compound can accept. All of these reactions work for planar aromatic molecules. With subtle modifications, it is possible to achieve similar results for nonplanar polyaromatic compounds.

Preparation of a Corannulene-functionalized Hexahelicene by CopperI-catalyzed Alkyne-azide Cycloaddition of Nonplanar Polyaromatic Units

Here, we present a protocol to synthesize a complex organic compound comprised of three nonplanar polyaromatic units, assembled easily with reasonable yields.

구리 (I)에 의해 Corannulene 기능화 Hexahelicene의 제조 비평 아로마틱 유닛 알킨 지드의 고리 화를 촉매 반응

The main purpose of this video is to show 6 reaction steps of a convergent synthesis and prepare a complex molecule containing up to three nonplanar ...

Probing C84-embedded Si Substrate Using Scanning Probe Microscopy and Molecular Dynamics

This paper reports an array-designed C84-embedded Si substrate fabricated using a controlled self-assembly method in an ultra-high vacuum chamber. The characteristics of the C84-embedded Si surface, such as atomic resolution topography, local electronic density of states, band gap energy, field emission properties, nanomechanical stiffness, and surface magnetism, were examined using a variety of surface analysis techniques under ultra, high vacuum (UHV) conditions as well as in an atmospheric system. Experimental results demonstrate the high uniformity of the C84-embedded Si surface fabricated using a controlled self-assembly nanotechnology mechanism, represents an important development in the application of field emission display (FED), optoelectronic device fabrication, MEMS cutting tools, and in efforts to find a suitable replacement for carbide semiconductors. Molecular dynamics (MD) method with semi-empirical potential can be used to study the nanoindentation of C84-embedded Si substrate. A detailed description for performing MD simulation is presented here. Details for a comprehensive study on mechanical analysis of MD simulation such as indentation force, Young&#39;s modulus, surface stiffness, atomic stress, and atomic strain are included. The atomic stress and von-Mises strain distributions of the indentation model can be calculated to monitor deformation mechanism with time evaluation in atomistic level.

Probing C84-embedded Si Substrate Using Scanning Probe Microscopy and Molecular Dynamics

This paper reports the nanomaterial fabrication of a fullerene Si substrate inspected and verified by nanomeasurements and molecular dynamic simulation.

C 프로빙<sub&gt; (84)</sub&gt;은 스캐닝 프로브 현미경 및 분자 역학을 사용하여 실리콘 기판을 - 임베디드

This paper reports an array-designed C84-embedded Si substrate fabricated using a controlled self-assembly method in an ultra-high vacuum chamber. The ...

Preparation of Liquid-exfoliated Transition Metal Dichalcogenide Nanosheets with Controlled Size and Thickness: A State of the Art Protocol

We summarize recent advances in the production of liquid-exfoliated transition metal dichalcogenide (TMD) nanosheets with controlled size and thickness. Layered crystals of molybdenum disulphide (MoS2) and tungsten disulphide (WS2) are exfoliated in aqueous surfactant solution by sonication. This yields highly polydisperse mixtures containing nanosheets with broad size and thickness distributions. However, for most purposes, specific sizes (in terms of both lateral dimension and thickness) are required. For example, large and thin nanosheets are desired for (opto) electronic applications, while laterally small nanosheets are interesting for catalytic applications. Therefore, post-exfoliation size selection is an important step that we address here. We provide a detailed protocol on the efficient size selection in large quantities by liquid cascade centrifugation and the size and thickness quantification by statistical microscopic analysis (atomic force microscopy and transmission electron microscopy). The comparison of MoS2 and WS2 shows that both materials are size-selected in a similar way by the same procedure. Importantly, the dispersions of size-selected nanosheets show systematic changes in their optical extinction spectra with size due to edge and confinement effects. We show how these optical changes are related quantitatively to the nanosheets dimensions and describe how mean nanosheets length and layer number can be extracted reliably from the extinction spectra. The exfoliation and size selection protocol can be applied to a broad range of layered crystals as we have previously demonstrated for graphene, gallium sulphide (GaS) and black phosphorus.

A protocol for the liquid exfoliation of layered materials to nanosheets, their size selection and size measurement by microscopic and spectroscopic techniques is presented.

액체 박리 전이 금속 Dichalcogenide 제어 된 크기와 나노 시트와 두께의 준비 : 예술 프로토콜의 주

We summarize recent advances in the production of liquid-exfoliated transition metal dichalcogenide (TMD) nanosheets with controlled size and thickness. ...

Fabrication of Three-Dimensional Graphene-Based Polyhedrons via Origami-Like Self-Folding

The assembly of two-dimensional (2D) graphene into three-dimensional (3D) polyhedral structures while preserving the graphene's excellent inherent properties has been of great interest for the development of novel device applications. Here, fabrication of 3D, microscale, hollow polyhedrons (cubes) consisting of a few layers of 2D graphene or graphene oxide sheets via an origami-like self-folding process is described. This method involves the use of polymer frames and hinges, and aluminum oxide/chromium protection layers that reduce tensile, spatial, and surface tension stresses on the graphene-based membranes when the 2D nets are transformed into 3D cubes. The process offers control of the size and shape of the structures as well as parallel production. In addition, this approach allows the creation of surface modifications by metal patterning on each face of the 3D cubes. Raman spectroscopy studies show the method allows the preservation of the intrinsic properties of the graphene-based membranes, demonstrating the robustness of our method.

Fabrication of Three-Dimensional Graphene-Based Polyhedrons via Origami-Like Self-Folding

Here, we present a protocol for fabrication of 3D graphene-based polyhedrons via origami-like self-folding.

3 차원 그래 핀 기반 Polyhedrons을 통해 종이 접기 같은 자체 접는의 제조

The assembly of two-dimensional (2D) graphene into three-dimensional (3D) polyhedral structures while preserving the graphene's excellent inherent ...

Microscopic Visualization of Porous Nanographenes Synthesized through a Combination of Solution and On-Surface Chemistry

On-surface synthesis has recently been regarded as a promising approach for the generation of new molecular structures. It has been particularly successful in the synthesis of graphene nanoribbons, nanographenes and intrinsically reactive and instable, yet attractive species. It is based on the combination of solution chemistry aimed at preparation of appropriate molecular precursors for further ultra-high vacuum surface assisted transformations. This approach also owes its success to an incredible development of characterization techniques, such as scanning tunneling/atomic force microscopy and related methods, which allow detailed, local characterization at atomic scale. While the surface-assisted synthesis can provide molecular nanostructures with outstanding precision, down to single atoms, it suffers from basing on metallic surfaces and often limited yield. Therefore, the extension of the approach away from metals and the struggle to increase productivity seem to be significant challenges toward wider applications. Herein, we demonstrate the on-surface synthesis approach for generation of non-planar nanographenes, which are synthesized through a combination of solution chemistry and sequential surface-assisted processes, together with the detailed characterization by scanning probe microscopy methods.

<meta charset="utf8"></head><body>용액과 표면 화학의 조합을 통해 합성된 다공성 nanographenes의 현미경 시각화

A combination of solution and surface assisted synthesis opens new directions in the atomically precise synthesis of nanostructures. Scanning tunneling microscopy (STM) supplemented by non-contact atomic force microscopy (nc-AFM) enables detailed characterization of newly designed and generated carbon-based nano-objects.

준비 및 C₆₀/Graphene 하이브리드 Nanostructures의 특성화

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